基于OBE的工業機器人技術專業實踐教學體系研究與構建

程萍

摘 要：實踐教學體系是專業人才培養方案的重要組成部分，影響著人才培養的質量。針對工業機器人技術專業實踐教學體系中存在的問題，筆者研究與探索了基于OBE理念下的體系建設思路、實施路徑等，重點對實訓基地建設、校企雙平臺教學、校企雙導師隊伍建設、評價機制等方面進行了深入實踐探索，并取得了一定的成效。

關鍵詞：工業機器人 OBE 實踐教學體系 校企雙平臺

課 題：本文系浙江省“十三五”教學改革研究項目“成果導向的工業機器人技術專業人才培養體系研究與實踐”（jg20180704）和紹興市教學改革課題“工業機器人課程教學中模擬機的研究及應用”（SXSJG201733）的研究課題。

隨著工業機器人市場規模的擴大及市場增速的提升，工業機器人行業相關崗位的人才需求問題日漸突出。人才需求問題主要集中在工業機器人產業鏈的中下游，即工業機器人制造、集成和應用等企業。他們迫切需要具備工業機器人應用系統的應用維護、組裝調試及系統集成等專業能力的人才。為順應市場的人才需求，各大高校在政府的支持下相繼開設了工業機器人技術專業或在原相關專業的基礎上開設了工業機器人技術方向，新的人才知識結構逐漸成形。

對于高職院校來講，實踐教學體系的構建非常重要。筆者在走訪調研中發現了許多問題。第一，在進行專業體系構建時習慣依賴現有教材、設備、師資等，調研對象主要是兄弟院校，而忽略了更重要的企業需求和學生需求，從而導致部分專業學生核心能力培養缺少支撐課程。第二，教師授課習慣以自己為中心，授課地點基本都在校內，不重視教學目標的達成情況。第三，利用機器人競賽設備開展實訓，雖然有助于專業技能的訓練，但臺套數較少，學生受益面窄，主要面向的是部分意向參加競賽的學生。第四，部分生產性實訓基地投入很大，雖然參觀性好，但所采購的工業機器人公斤數大，且受生產周期影響，教學組織困難，無法較好地開展技術技能培訓，性價比不高。因此，從實際需求出發去建立科學的實踐教學體系，才是提升實踐教學效果的重要途徑。

一、基于OBE理念的建設思路

OBE（成果導向教育）的核心理念為成果導向、以學生為中心、持續改進。這里的成果是指學生的學習成果。它是人才培養的目標，同時也是構建課程體系、開展專業建設的起點和依據。

基于OBE的實踐教學體系是以學生學習成果為導向進行反向設計的。企業是學生畢業后的主要就業去向，是學生將要服務的對象。企業需要什么樣的人才，是學校確定人才培養目標首先要考慮的因素。學校是人才培養的主要場地。學校的辦學規模、辦學層次、辦學類型等決定了人才培養的類型。專業的人才培養目標應該依據學校的定位和特色的確定。學生是學習的主體。以學生為中心的教學才是有效的教學。學校應重點關注學生的學習特點、今后的發展方向等，從學生的實際情況出發，制定合理的人才培養目標，并因材施教。因此，在制定專業人才培養目標時，應從企業用人需求、學生發展需求、學校發展特色等方面出發，確保符合企業雇主、行業專家、畢業生、在校生以及老師等各方的需求，如圖1所示。

從專業的人才培養目標出發，明確能支撐其達成的專業核心能力，并規劃能支撐專業核心能力達成的課程體系，從而構建相應的實踐教學體系，優化體系中每一個環節的教學目標和要求，設計能夠支撐教學目標達成的實訓項目、教學方法，建設實訓基地。注重開展教學評價，掌握目標達成度的情況，并以評價結果為依據，發現專業建設各個環節中存在的問題，為專業建設指明方向，保證專業持續調整與改革、健康發展。這里的評價分三個層次，一是課程內的實踐教學成果評價，明確教學目標達成度，并以此為依據，優化實訓教學要求，改進教學方法，推進課程教學改革;二是專業內的實踐教學成果評價，明確專業核心能力的達成度情況，并實時改進并優化實踐教學體系;三是校內外的實踐教學成果評價，由企業、學校、學生對專業人才培養的達成度進行評價，并以此為依據，優化人才培養目標。

二、實踐教學體系構建

基于上述思想，通過對20余家的工業機器人制造、集成、應用企業以及15級工業機器人技術專業畢業生、16-18級在校生的問卷調查、走訪交流、座談等，結合教育部高等職業學校專業教學標準，確定了工業機器人技術專業的人才培養目標和專業核心能力，即培養“有社會責任感、敬業精神、規范意識、創新思維、進取意愿和合作能力，具備工業機器人應用系統的應用維護、組裝調試和系統集成能力”的高素質技術技能型人才，并以此為目標，反向設計與構建實踐教學體系，如圖2所示。

上圖中的基礎實踐主要指機電類專業的通用性能力訓練。專項實踐是針對專業核心能力中的某幾項能力所開展的專業性能力訓練，分認知實踐、模擬實踐、現場實踐三個階段。Capstone綜合實踐主要是指畢業綜合作業，是覆蓋絕大部分專業核心能力的系統性和綜合性訓練，其實踐評價結果將用于衡量學生專業核心能力的達成度。

三、實施路徑

實踐教學體系建成后，有效實施成了關鍵。上述中曾提到，學校、企業和學生三者關系密不可分，在研究與探索教學實施路徑的過程中，應該將三者融合在一起，以學生為主體，整合校企雙方的資源和力量。

1.打造專業、課程兩個層面的校企雙導師隊伍

教師熟悉學生特點、教學方法，能夠根據設施條件、學生基礎制定課程標準，并有效地備課授課、引導輔導幫助學生學習、進行課程考核等，但在實踐操作和解決問題上卻缺少長期的實踐積累。企業技術員有著豐富的實踐經驗，熟悉行業、企業標準，對學生在實踐中將會遇到什么樣的問題及如何去解決非常清楚，缺點是缺少教學經驗，對如何去進行有效教學缺少研究。因此，打造校企雙導師隊伍可以有效地形成優勢互補，并將課程標準與職業標準進行有機融合。如在工業機器人現場編程中，教師通過合理的教學方法將工業機器人的工作原理、系統參數設定方法、機器人示教方法及基本指令等傳授給學生，但在如何優化程序提高生產率、如何與產品的生產周期相配合等方面缺少經驗，由企業技術員來授課將更貼合實際。

打造校企雙導師隊伍，可以從專業和課程兩個層面去開展。專業層面重點從專業核心能力的培養及實踐教學體系的建設需要出發，從學生就業單位、訂單班企業、基地建設合作企業以及其他類型校企合作單位著手，選擇地處學校周邊、有一定影響力的綜合性企業進行合作，組建專業建設指導委員會，明確核心課程的校企負責人，定期組織教師下企業鍛煉交流、企業導師進學校參與教學研討等活動，建立穩定有效的專業導師隊伍;課程層面主要以提升課堂品質、提高教學目標達成度為原則，以學校教師為主導，邀請企業技術員加入到課程建設中，在企業中拓展更多的教學資源，開展教學項目設計，并共同實施實踐教學。

2.建設校企雙平臺實訓基地，實施校企雙平臺教學

實訓基地是培養學生專業技能的主陣地，影響著教學質量及專業核心能力目標的達成。為了更好地達成OBE理念下的人才培養目標，整合學校和企業兩個平臺的教學資源，從學生的認知與學習規律出發去規劃和建設實訓基地，完善“認知實踐—模擬實踐—現場實踐”“工業機器人單機—工業機器人工作站—工業機器人生產線”的遞進式學習條件，如圖3所示。

在認知實踐中，通過校內的工業機器人核心部件實訓室、智能制造生產車間等實訓室教學實訓能讓學生有一定的認知體驗，但工業機器人的類型多種、應用場合多樣，再加上技術的快速革新，實訓室能提供的認知是有限的，所以需要將企業參觀體驗納入認知實踐中。實踐證明，校企雙方能較好地達成共識。校企雙平臺能更好地幫助學生了解掌握這個專業和行業，提升教學目標達成度。另外，在工業機器人組裝調試實訓中，采用了“模擬+頂崗”的實踐方式。一方面因工業機器人價格昂貴，真機的拆裝費用高且不安。通過校企合作，我們研制了一種專門用來拆裝的工業機器人模擬機，將相關國家、行業標準、各類工具的使用等融入模擬訓練項目。另一方面，組裝調試中的問題解決能力訓練、履行崗位職責的意識形成等更適合在企業進行頂崗訓練。由企業導師將經驗傳授給學生，將更有助于學生職業能力的培養。

工業機器人生產線集成實訓采用了分層分類的校企雙平臺教學。一方面，生產線建設成本高，而每條線上能容納的實訓學生數量少，教學組織較困難。另一方面，工業機器人生產線集成能力的難度相對較大、要求較高。在經過了前期課程能力的訓練后，每位學生的能力水平已經有所區別。對于能力相對較好的學生，可以組織其赴企業參與實際項目的集成訓練，促進其專業水平進一步的提升;而對學習情況相對一般的學生，可以留在校內生產線進行實踐。這樣既符合每位學生的需求，又解決了教學組織難的問題。

3.引入企業項目，建設教學資源

在日常的實踐教學中，教師習慣依托實訓教材、實訓設備等。雖然教學內容相對規范、成熟，但卻不一定完全對口專業需求，如SolidWorks課程，很多教材選擇了生活中的常見物品以及機械通用零件為例，增加了學習的趣味性，在專業應用上卻不夠貼近實際，導致了學生部分專業技能的缺失。

因此，豐富專業的教學資源是非常有必要的，而引入企業項目是一個重要的手段。在校企雙導師隊伍構建、雙平臺教學、實訓基地建設等工作中，要注意企業項目案例的收集及優化，如將工業機器人的造型、組裝等納入了工業機器人專業的SolidWorks課程標準中;如引入企業機器人的組裝標準，編寫《工業機器人組裝與調試實訓指導書》;拍攝教學視頻，如引入企業工業機器人末端執行器的案例，用于機械結構設計訓練等。

4.建立多元化評價機制，推進教學改革

在推進教學改革的過程中，教學評價是一個非常重要的依據。教學改革不應該是盲目跟風，而應該是探尋教學問題的解決辦法。合理的評價機制能有效地發現教學中存在的問題，從而推進教學改革，形成持續改進的質量保障機制。

評價機制的建立要從專業和課程兩個層面進行。課程層面主要評價課程目標、單元目標、行為目標達成度，可采用多元化的評價方法，包括方式多元、情境多元和過程多元等，方式多元如PLC應用技術，可采用“筆試+上機+報告+操作”的方式進行評價，情境多元如工業機器人組裝與調試，可采用“教室+實訓室+企業”的方式進行評價。專業層面主要評價人才培養目標、專業核心能力的達成度。專業核心能力的達成度可應用Capstone課程評價、畢業生就業情況分析、綜合評價等方式。人才培養目標的達成度可通過畢業生跟蹤調查、核心雇主的評價等來完成。

四、小結

梳理與構建基于OBE的工業機器人技術專業實踐教學體系，以成果為導向，從專業人才培養目標和專業核心能力出發，明確了實踐課程、師資隊伍及基地建設等的建設方向，優化了每個實訓項目的教學目標和教學內容，并通過多元化的教學評價，保證各項建設工作的持續改進，推動專業健康發展。

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（作者單位：紹興職業技術學院）